常见视频格式详解

�中国有线电视�2006( 11) CH INA D IG ITAL CABLE TV �有线广角 � 中图分类号: TN948. 13� � 文献标识码: E� � 文章编号: 1007- 7022( 2006) 11- 1085- 03 常见视频格式详解 � 时道波 1,高玲云2 ( 1.徐州高等师范学校,江苏 徐州 221116; 2.徐州市职业教育中心,江苏 徐州 221006) � � 目前,视频格式主要分为适合在本地播放的本地 影像视频和适合在网络中播放的网络流媒体影像视频 两大类。 1� 本地影像视频 AV I格式: AV I的英文全称为 Aud io V ideo Inter- leaved,即音频视频交错格式,它于 1992年由 M icroso ft 公司推出,伴随 W indow s3. 1一起被人们认识和熟知。 所谓音频视频交错, 就是可以将视频和音频交织在一 起进行同步播放。这种视频格式的优点是图像质量 好,可以跨多个平台使用, 其缺点是占用空间太大, 而 且压缩标准不统一, 最普遍的现象就是高版本 W in- dow s媒体播放器播放不了采用早期编码编辑的 AV I 格式视频,而低版本 W indow s媒体播放器又播放不了 采用最新编码编辑的 AV I格式视频,所以在进行一些 AV I格式的视频播放时常会出现由于视频编码问题而 造成的视频不能播放或即使能够播放但不能调节播放 进度和播放时只有声音没有图像等问题。如果在进行 AV I格式的视频播放时遇到这些问题, 须下载相应的 解码器才能解决。 NAV I格式: NAV I是 New AV I的缩写, 是一个名 为 Shadow R ea lm的地下组织发展起来的一种新视频 格式 (与上面所说的 AV I格式没有太大联系 )。它是 由 M icrosoft ASF压缩算法修改而来的, 但是又与网络 影像视频中的 ASF视频格式有所区别, 它改善了原始 的 ASF格式的一些不足, 让 NAV I可以拥有更高的帧 率 ( frame rate) ,它以牺牲原有 ASF视频文件视频 �流� 特性为代价而通过增加帧率来大幅提高视频文件的清 晰度。概括来说, NAV I就是一种去掉视频流特性的 改良型 ASF格式。 DV - AV I格式: DV的英文全称是 D ig ita l V ideo Forma,t是由索尼、松下、JVC等多家厂商联合提出的 一种家用数字视频格式。目前非常流行的数码摄像机 就是使用这种格式记录视频数据的。它可以通过电脑 的 IEEE 1394端口传输视频数据到电脑, 也可以将电 脑中编辑好的的视频数据回录到数码摄像机中。这种 视频格式的文件扩展名一般是. AV I, 所以也叫 DV - AV I格式。 MPEG格式: M PEG的英文全称为 Mov ing Picture Expert G roup, 即运动图像专家组格式, 即所谓的 ISO11172, 常看的 VCD、SVCD、DVD就是这种格式。 MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准, 它 采用了有损压缩方法以减少运动图像中的冗余信息, 具体说就是 MPEG的压缩方法的依据是相邻两幅画 面绝大多数是相同的,把后续图像中和前面图像有冗 余的部分去除, 从而达到压缩的目的 (其最大压缩比 可达到 200�1)。MPEG格式主要有 3个压缩标准, 分 别是 MPEG- 1、MPEG- 2和 MPEG - 4,另外, M PEG - 7与 MPEG - 21仍处在研发阶段。 MPEG - 1:制定于 1992年,它是针对 1. 5M bps以 下数据传输率的数字存储媒体存储运动图像及其伴音 编码而的国际标准,可适用于不同带宽的设备,如 CD- ROM、V ideo- CD等。它的目的是把 221M b it / s 的 NTSC图像压缩到 1. 2M bit/ s,压缩率为 200�1。它 可对 SIF标准分辨率 (对于 NTSC制为 352 � 240;对于 PAL制为 352 � 288)的图像进行压缩,传输速率为 1. 5 M b its/s,每秒播放 30帧,具有 CD音质,质量级别基本 与 VHS(广播级录像带 )相当。MPEG- 1的编码速率 最高可达 4~ 5M b its/s,但随着速率的提高, 其解码后 1085 的图像质量有所降低。使用 MPEG - 1压缩算法可以 把一部 120m in长的电影压缩到 1. 2 GB左右。这种 视频格式的文件扩展名括. mpg、. m lv、. mpe、. mpeg及 VCD光盘中的. dat文件等。 应用 MPEG - 1技术最成功的产品是 VCD, VCD 作为价格低廉的影像播放设备, 得到广泛的应用。 MPEG - 1也被用于数字电话网络上的视频传输,如非 对称数字用户线路 ( ADSL )、视频点播 ( VOD)以及教 育网络等。 MPEG - 2: 制定于 1994年,设计目标为高级工业 标准的图像质量以及更高的传输率。这种格式主要应 用在 DVD /SVCD的制作 (压缩 )方面, 同时在一些 HDTV (高清晰电视广播 )和一些高要求的视频编辑、 处理上面也有相当的应用。其所能提供的传输速率在 3~ 10M bit / s间,为可变传输速率, 即对复杂图像分配 较大的数据,对简单图像分配相对较大的压缩比,保证 画面质量, 又不致使数据量太大。在 NTSC制式下的 分辨率可达 720 � 486, 60场 /秒; 使用 MPEG - 2的压 缩算法可以把一部 120 m in长的电影压缩到 4~ 8 GB 的大小。MPEG - 2能够提供广播级的视像和 CD级 的音质,其音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以 及一个加重低音声道和多达 7个伴音声道。这种视频 格式的文件扩展名包括. mpg、. mpe、. mpeg、m2v及 DVD光盘上的. vob文件等。MPEG- 2兼容 MPEG- 1 标准。 DVD和超级 VCD采用的是 MPEG - 2标准。除 了作为 DVD的指定标准外, M PEG - 2还可用于为广 播、有线电视网、电缆网络以及卫星直播提供广播级的 数字视频。 MPEG - 4: M PEG - 4制定于 1998年,是为播放流 式媒体的高质量视频而专门设计的,传输速率在 4 800 ~ 6 400 bps之间, 分辨率为 176 � 144, 它可在很窄的 带宽内通过帧重建技术压缩和传输数据,以求使用最 少的数据获得最佳的图像质量。它是针对一定比特率 下的视频、音频编码, 更加注重多媒体系统的交互性和 灵活性,属于一种高比率有损压缩算法,其图像质量无 法和 DVD相比,毕竟 DVD的存储容量比较大。不过, 这种文件格式包含了以前 MPEG压缩标准所不具备 的比特率的可伸缩性、动画精灵、交互性甚至版权保护 等一些特殊功能。这种视频格式的文件扩展名包括. asf、. mov和 D ivX AV I等。MPEG- 4最具吸引力的地 方在于它能够保存接近于 DVD画质的小体积视频文 件,这个标准主要应用于视像电话、视像电子邮件等。 因此,现在的 MPEG- 4只能面向娱乐、欣赏方面的市 场,而对图像质量要求较高的专业视频领域暂时还不 能采用。 MPEG - 7: 严格说, M PEG - 7并不是一种压缩编 码方法。继 MPEG - 4之后, 要解决的矛盾就是对日 渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索, MPEG- 7就是针对这个问题的解决。 1998年 10月基于 这种设想的 MPEG - 7标准被提出,它的正式名称是 �多媒体内容描述接口 �,对各种不同类型的多媒体信 息进行标准化的描述,并将该描述与所描述的内容相 联系,以实现快速有效的搜索。 由于该标准不包括对描述特征的自动提取, 它也 没有规定利用描述进行搜索的工具或任何程序,因此, 它可以独立于其他 MPEG标准使用, 但 MPEG - 4中 所定义的对音频、视频对象的描述仍然适用于 MPEG - 7, 这种描述是分类的基础。当然, 也可以利用 MPEG - 7的描述来增强其他 MPEG标准的功能。 MPEG - 7的应用范围很广泛, 既可应用于存储 (在线或离线 ),也可用于流式应用 (如广播、将模型加 入 Internet等 ) , 它还可以在实时或非实时环境下应 用,如: 数字图书馆 (图像目录、音乐字典等 )、多媒体 名录服务 (如黄页 )、广播媒体选择 (无线电信道, TV 信道等 )等。未来它将会在教育、新闻、导游信息、娱 乐等各方面发挥巨大的作用。 MPEG - 21: M PEG - 21由 MPEG- 7发展而来, 刚 刚开始启动。MPEG - 21主要规定数字节目的网上实 时交换协议。 制定 MPEG- 21标准的目的是: ( 1)将不同的协 议、标准、技术等有机地融合在一起; ( 2)制定新的标 准; ( 3)将这些不同的标准集成在一起。MPEG - 21标 准其实就是一些关键技术的集成, 通过这种集成环境 对全球数字媒体资源进行透明和增强管理,实现内容 描述、创建、发布、使用、识别、收费管理、产权保护、用 户隐私权保护、终端和网络资源抽取、事件报告等功 能。 小提示:这中间怎么没有 MPEG - 3编码? MPEG - 3是 ISO / IEC最初为 HDTV (高清晰电视广播 )制定 的编码和压缩标准,但由于 MPEG - 2的出色性能已 能适用于 HDTV,因此, MPEG- 3标准并未制定, 通常 所说的 MP3指的是 MPEG Layer 3,只是 MPEG的一个 音频压缩标准。 1086 时道波等: 常见视频格式详解 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �中国有线电视�2006年第 11期 D ivX格式: 这是由 MPEG - 4衍生出的另一种视 频编码 (压缩 )标准, 亦即我们通常所说的 DVD rip格 式,它采用 MPEG - 4的压缩算法同时综合 MPEG - 4 与 MP3各方面的技术, 也就是使用 D ivX压缩技术对 DVD盘片的视频图像进行高质量压缩, 同时用MP3或 AC3对音频进行压缩,然后再将视频与音频合成并加 上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式,其画质直 逼 DVD并且体积只有 DVD的数分之一。这种编码对 机器的要求不高,所以 D ivX视频编码技术可以说是一 种对 DVD构成最大威胁的新生视频压缩格式, 号称 DVD杀手或 DVD终结者。 MOV格式:是由美国 Apple公司开发的一种视频 格式, 可通用于 MAC系统与 PC平台, 默认的播放器 是苹果的 Qu ickT imePlayer。MOV格式的视频文件可 以采用不压缩或压缩的方式, 其压缩算法包括 C inepak、Intel Indeo V ideo R3. 2和 V ideo编码, 具有较 高的压缩比率和较完美的视频清晰度, 其最大的特点 还是跨平台性, 既能支持 MacOS也能支持 W indow s系 列。 2� 网络影像视频 ASF格式: ASF的英文全称为 Advanced Stream ing format(高级流格式 ) , 是 M icrosoft为了和现在的 Rea l player竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视 频节目的文件压缩格式。可以直接使用W indow s自带 的播放器 W indow sM edia Player对其进行播放。由于 它使用 MPEG - 4的压缩算法, 压缩率和图像的质量 都很不错。高压缩率有利于视频流的传输,但图像质 量肯定会有损失,所以有时候 ASF格式的画面质量不 如 VCD是正常的, 但比同是视频流格式的 RAM格式 要好。不过,如果不考虑在网上传播,选最好的质量来 压缩文件的话,其生成的视频文件比 VCD(M PEG - 1) 好,但是,这样就失去了 ASF本来的发展初衷,还不如 直接用 NAV I或者 D IVX。 WMV格式: WMV的英文全称为 W indow sM edia V ideo, 也是 M icrosoft推出的一种采用独立编码方式并 且可以直接在网上实时观看视频节目的文件压缩格 式。WMV格式的主要优点包括:相比 MPEG、VOB格 式同等画质时文件相对较小、本地或网络回放、可扩充 的媒体类型、部件下载、可伸缩的媒体类型、流的优先 级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间关系以及 扩展性。它是由 ASF( Advanced Stream Format)格式升 级延伸来的。在同等视频质量下, WMV格式的体积 非常小 ( RM格式也特小,不同的技术相同的应用 ), 因 此也很适合在网上播放和传输。 RM格式: Real Netw orks公司制定的音频视频压 缩规范,称为 RealM ed ia,可以使用 R ea lP layer或 Rea l One P layer对符合 Rea lM ed ia技术规范的网络音频 / 视频资源进行实况转播,并且 RealM edia可以根据不 同的网络传输速率制定出不同的压缩比率,从而实现 在低速率的网络上进行影像数据实时传送和播放。这 种格式的另一个特点是使用 Rea lP layer或 RealOne P layer播放器可以在不下载音频 /视频内容的条件下 实现在线播放。另外, RM作为目前主流网络视频格 式,它还可以通过其 Real Server服务器将其他格式的 视频转换成 RM视频并由 R ea l Server服务器负责对外 发布和播放。RM和 ASF格式可以说各有千秋, 通常 RM视频更柔和一些, 而 ASF视频则相对清晰一些。 RMVB格式: 这是一种由 RM视频格式升级延伸 出的新视频格式,它的先进之处在于 RMVB视频格式 打破了原先 RM格式那种平均压缩采样的方式, 在保 证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源, 就是说 静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率, 这样可以留出更多的带宽空间, 而这些带宽会在出现 快速运动的画面场景时被利用, 这样在保证静止画面 质量的前提下可大幅提高运动图像的画面质量, 在图 像质量和文件大小之间达到了微妙的平衡。另外, 相 对于 DVDrip格式, RMVB视频也是有着较明显的优 势,一部大小为 700MB左右的 DVD影片,如果将其转 录成同样视听品质的 RMVB格式,其最多也就 400MB 左右。不仅如此,这种视频格式还具有内置字幕和无 需外挂插件支持等独特优点, 可以使用 Rea lOne Play- er2. 0或 RealP layer8. 0等播放软件播放这种视频格 式。 [收稿日期: 2006-04-14] 欢迎投稿 � 欢迎订阅 � 欢迎刊登广告 1087 �中国有线电视�2006年第 11期 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 时道波等:常见视频格式详解